전기철도 전력케이블 절연 열화 진단 및 특성 분석에 관한 연구 = A Study on Diagnosis and Characteristic Analysis of Insulation Deterioration in Electric Railway Power Cables

국문 초록 (Abstract)

本 硏究는 전기철도 전력케이블 절연 열화 진단 및 특성 분석에 대한 硏究이다. 本 硏究는 서울지하철 운영기관의 전력케이블을 대상으로 절연 열화 진단 결과와 장애 발생 특성을 종합적으로 분석하고, 이를 기반으로 합리적인 수명 예측 및 예방 대책을 제시하는 것을 목적으로 한다. 전력케이블의 절연 열화로 인한 장애는 도시철도 운행 중단을 초래할 수 있는 핵심 위험 요인으로, 사회·경제적으로 큰 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 서울지하철 운영기관을 대표 사례로 선정하여, 1990년대 이후 발생한 전력케이블 장애 사례를 수집·분석하고, 특히 최근 10년간(2015~2024년)의 장애 현황을 연도별, 월별, 요일별, 호선별 및 원인별로 세분화하여 분석하였다. 또한, 2009년부터 2012년까지 수행된 전력케이블 열화진단 데이터를 활용하여 Aging Factor(열화추정치)를 도출하고, 동일 선로 19회선 57상을 대상으로 시간 경과에 따른 Aging Factor 변화 특성을 분석하였다. 이를 통해 전력 케이블의 열화 진행 경향을 정량적으로 평가하고, Aging Factor를 이용한 수명 예측 기법을 적용하였다. 수명 예측 결과는 전력케이블의 교체 우선 순위를 선정하고, 유지보수 정책을 수립하는 과정에서 의사결정 지표로 활용 될 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 분석 및 예측 결과는 전기 철도 전력설비의 예방 중심 유지관리 체계 구축에 기초 자료를 제공하며, 향후 도시철도의 안정적인 전력공급과 안전 운행 확보에 실질적으로 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 논문의 구성 3
• Ⅱ. 전기철도 4
• 2.1 전기철도(Electric Railway)의 개요 4
• 2.2 전기철도의 분류 및 특성 5
• Ⅲ. 전력케이블의 구조와 열화 특성 7
• 3.1 전력케이블의 개요 및 특성 7
• 3.2 서울지하철 운영기관 전력케이블 현황 14
• 3.3 전력케이블의 절연 열화 메커니즘 17
• 3.4 전력케이블의 절연 열화 진단 이론 및 분류 23
• Ⅳ. 전력케이블 열화진단, 수명예측 및 예방대책 연구 39
• 4.1 서울지하철 운영기관 전력케이블 열화진단 결과 분석 39
• 4.2 Aging Factor를 이용한 전력케이블 수명예측 방법론 42
• 4.3 동일선로 전력케이블의 수명예측 결과 분석 52
• 4.4 서울지하철 운영기관 전력케이블 장애현황 분석 및 대책 54
• Ⅴ. 결론 66